Метро на Марсе

2022-01-17 21:40:58 ​Bioprint FirstAid запечатает раны космонавтам

Пилотируемая космонавтика переживает второе рождение, и тема космической медицины становится всё более актуальной. Особенно востребованы средства для быстрого лечения повреждений кожи — ожогов и порезов.

В условиях микрогравитации заживление происходит иначе. Кровь и межтканевая жидкость собираются на поверхности раны выпуклой линзой. Они мешают действию ранозаживляющих средств, а при малейшем движении разлетаются каплями по всему отсеку.

Проще говоря, традиционные методы лечения плохо работают в невесомости. Поэтому в NASA ведутся работы по созданию портативного биопринтера, который мог бы напечатать «пластырь» из клеток самого пациента прямо на поверхности свежей раны.

Подобные устройства уже существуют в виде экспериментальных стационарных установок для ожоговых отделений, но в космосе требуется их более компактный аналог, с которым справился бы один космонавт, а не хирургическая бригада.

Bioprint FirstAid Handheld Bioprinter — это прототип, который NASA уже испытывает совместно с ESA. Он был доставлен на МКС в декабре 2021 года и сейчас проходит испытания первой фазы. В рамках неё на имитаторах конечностей тестируется сама методика биопечати. Из соображений надёжности устройство лишено электроники и сделано полностью механическим.

Компактный биопринтер состоит из печатающей головки, дозатора, роликового транспортёра для ленты аппликатора и картриджа с «биочернилами» — смеси собственных клеток пациента и структурных биополимеров. Скорее всего, в роли последних выступает гидрогель. Также картридж может содержать и других вспомогательные компоненты — например, дезинфицирующие, кровоостанавливающие и противовоспалительные.

Согласно первым результатам, аппарат способен «залатать» раны среднего размера примерно за 10 минут. Он создаёт на их поверхности «заплатку» с гарантированной тканевой совместимостью, поскольку клетки для неё заранее берутся из крови пациента и культивируются ещё на Земле.

В NASA называют это направление персонализированной регенеративной терапией и считают, что в ближайшие годы оно изменит медицину как на Земле, так и за её пределами.

Источник: NASA Открыть/Комментировать

2022-01-14 20:49:40 Великобритания пускает миллиарды на ветер

Немецкая энергетическая компания RWE завершила пуско-наладочные работы на одной из крупнейших в мире морских ветряных электростанций. Её строительство заняло 9 лет и обошлось в $2,74 млрд.

Ветряная электростанция (ВЭС) Triton Knoll Wind Farm находится в 33 км от берегов Англии в Северном море. Расположение в оффшорной зоне позволяет снизить налоговое бремя и поставлять электроэнергию дешевле.

На Triton Knoll установлено 90 ветрогенераторов датской фирмы Vestas, обеспечивающих пиковую мощность 857 МВт. Этого хватит, чтобы запитать около 800 тысяч частных домов, но такая производительность уже не является рекордной.

В том же Северном море с 2018 года строится ещё более внушительная ВЭС — Hornsea Wind Farm с проектной мощностью 6 ГВт. На ней уже запущена первая группа из 174 ветрогенераторов суммарной мощностью 1218 МВт.

Одновременно на песчаной отмели в 100 км от берегов Англии возводится ещё одна ВЭС — Dogger Bank с расчётной мощностью 3,6 ГВт.

Triton Knoll должна выйти на полную мощность уже в марте этого года, обеспечив совместно с Hornsea более 2 ГВт для восточного побережья Англии. Власти Великобритании планируют нарастить долю оффшорной ветроэнергетики до 40 ГВт к 2030 году.

Источник: CNBC Открыть/Комментировать

2022-01-13 21:08:10 FaceBit — результат на_лицо!

В Северо-Западном университете (США) создали крохотный девайс, за секунду превращающий любой респиратор в «умный». Он крепится на магните и практически не ощущается во время работы.

Фильтрующие респираторы стали особенно актуальны в период пандемии, однако их мало кто носит правильно даже в инфекционных больницах.

Самые частые ошибки — неплотное прилегание и несвоевременная замена. Небольшой прибор FaceBit призван это исправить, а заодно и проконтролировать жизненные показатели.

Технически это плата размером с 10-центовую монету, на которой распаяны модуль Bluetooth LE и датчики. Сейчас источником питания служит обычная батарейка "таблетка", но разработчики экспериментируют с другими вариантами — вплоть до использования пневматического генератора, преобразующего энергию потока выдыхаемого воздуха в электрический ток.

Демонстрационная версия умеет обнаруживать «утечки» и «подсос» —прохождение воздуха в обход фильтрующих слоёв. Их наличие определяется по изменению давления (падению сопротивления при вдохе/выдохе).

Также FaceBit умеет считать время ношения респиратора, измерять температуру выдыхаемого воздуха и вычислять частоту дыхания. Она даже может показывать пульс, но не точно, так как он определяется акселерометром, реагирующим на едва заметные сотрясения головы, вызываемые пульсацией сонных артерий.

Все параметры отображаются в мобильном приложении. Там же можно настроить оповещения о необходимости проверить и заменить респиратор.

Проект FaceBit распространятся с открытым исходным кодом и схемами. Любой может изменить набор датчиков или добавить новые функции в приложение. Подробнее смотрите в видеоролике.

Видео: YouTube

Источник: NWU Открыть/Комментировать

2022-01-11 20:38:43 ​Ксенотрансплантация и межпланетная колонизация

Похоже, что вместе с людьми в дальний космос полетят не собаки и даже не обезьяны, а… свиньи! Пока мы праздновали Рождество, американский хирург Бартли Гриффит впервые в мире пересадил пациенту сердце генетически модифицированной свиньи.

Спустя 4 дня прооперированный мужчина чувствует себя хорошо и радуется небывалому шансу ещё немного потоптать грешную Землю. Очень надеемся, что он продержится дольше 21 дня — именно столько прожила после операции девочка Стефани, которой в 1984 году пересадили сердце бабуина.

Существует ряд заболеваний, при которых лечить поражённые органы уже бесполезно. Их нужно просто заменить, как дефектные комплектующие. Проблема в том, что на одного донора приходятся сотни и тысячи пациентов, поэтому многие тяжело больные просто не дожидаются своей очереди.

Отдельные части сердца успешно протезируют, но полностью искусственное сердце — пока ещё слишком громоздкий и очень дорогой аппарат. Он лишь позволяет выиграть очередной заезд в гонке со смертью тем, чья фамилия стоит одной из первых в списке ожидания донорского органа.

Поэтому давно возникла идея создавать живые органы искусственным путём. Сегодня уже научились выращивать в лаборатории живые ткани. Можно даже напечатать на 3D-биопринтере фрагмент аорты или створки сердечного клапана, но сердце и другие сложные органы целиком пока не удаётся вырастить вне организма так, чтобы они функционировали хотя бы полгода.

Однако есть хитрость: чтобы получить человеческое сердце, не обязательно нужен другой человек. Для этого можно взять свинью, поскольку она биологически сходна с нами (как бы обидно ни звучало такое сравнение), подправить её геном и получить полный набор органов, совместимых с человеческим организмом.

Впервые таких генетически модифицированных свиней удалось сделать американской компании eGenesis в 2017 году, и только спустя 5 лет Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) разрешило провести операцию по ксенотрансплантации.

Возможно, в ближайшем будущем такие операции помогут спасти тысячи жизней, а в отдалённом — поддерживать жизнеспособность внеземных колоний на Марсе, спутниках Юпитера и везде, куда не получится быстро доставить донорские органы. Более того, существуют проекты по использованию свиноматок как суррогатных матерей для человеческих эмбрионов.

Источник: University of Maryland Открыть/Комментировать

2022-01-10 19:53:13 ​Ocean Battery — океанская батарейка на 10 мегаватт∙час

Нидерландский стартап Ocean Grazer представил систему накопления энергии для морских и океанских электростанций любого типа. Срок её службы оценивается в 20 лет и более, а расчётная эффективность достигает 80%.

Солнце, волны и ветер — это не только романтика морских просторов, но и возобновляемые источники энергии.

Для их освоения строят приливные электростанции, плавучие платформы с ветрогенераторами и солнечными панелями. Всё это выглядит заманчиво до тех пор, пока не встаёт вопрос о круглосуточной работе и балансировке мощности, что подразумевает накопление энергии.

Обычные аккумуляторы здесь плохо подходят, поскольку их требуется очень много, а технология их изготовления совсем не «зелёная».

Вдобавок, срок их службы снижается из-за жёстких условий эксплуатации. В море на них постоянно действуют брызги солёной воды, а во время шторма они и вовсе могут воспламениться из-за удара и повреждения корпуса.

Ocean Grazer предлагает простой выход: использовать саму воду как аккумулятор энергии в своей системе Ocean Battery.

В солнечный день (либо при сильном ветре, или во время прилива), избыток генерируемой мощности тратится на перекачку воды в эластичный резервуар.

Затем (ночью, во время штиля, между приливом и отливом) открывается клапан, и накопленная вода стекает обратно, вращая турбину.

Иными словами, на морских электростанциях разного типа энергия может запасаться как потенциальная. Количественно её можно оценить по массе перекаченной воды или давлению в резервуаре.

Базовый принцип у Ocean Grazer такой же, как и в гравитационных генераторах. Просто вместо подъёма/спуска камней и чугунных болванок здесь перемещается вода.

Объём одного резервуара составляет 2000 кубометров, а расчётная энергоёмкость 10 МВт∙ч. К одной электростанции можно подключить несколько резервуаров, каждый со своим насосом.

Более наглядное представление об Ocean Grazer можно получить из ролика ниже.

Видео: YouTube Открыть/Комментировать

2021-12-31 23:43:31 Подарок с Марса

Стремясь к другим планетам, легко забыть, как же здорово жить на Земле! Даже Новый год мы можем отмечать здесь почти вдвое чаще, чем на Марсе, поскольку год на Красной планете длится 687 земных суток.

Марсианский ландшафт тоже меняется в течение года. Конечно, на нём не распускаются цветы и не опадают листья, но полярные шапки тают и нарастают, в атмосфере зимой происходят необычные явления, а ветра рисуют причудливые узоры на красноватой каменистой поверхности.

В конце года NASA сделало видеоролик из лучших фотографий, снятых марсоходом Perseverance. В нём вы сможете оценить сезонные изменения Марса, увидите отдельные части самого ровера и наиболее интересные фрагменты грунта, выбранные для отбора проб.

Для лучшего впечатления рекомендуем смотреть ролик по ссылке ниже, где он доступен формате Full HD с высоким битрейтом.

С Новым годом, дорогие подписчики! Вместе с вами мы сделали ещё один виток вокруг Солнца!

Видео: NASA Открыть/Комментировать

2021-12-29 20:32:52 Праздничная инновация: электрический снежный шар

Канадский гик и любитель мастерить Шон Ходжинс решил добавить немного техномагии в популярный сувенир — стеклянный шар со снегом. Его модификация генерирует настоящий снег из водяного пара, затем растапливает его и повторяет цикл.

Шон установил в стеклянный шар алюминиевую фигурку снеговика и добавил немного воды. Внутри фигурки скрыта пара резисторов, которые нагревают её и заставляют воду испаряться быстрее. Через несколько минут после их включения внутри шара образуется насыщенный водяной пар и запускается вторая фаза — охлаждения.

Стопка элементов Пельтье обеспечивает разницу температур примерно в 60°С, и при охлаждении фигурки на ней начинают конденсироваться водяные капельки. Когда температура внутри шара достигает 0°С, снеговик покрывается слоем льда и одновременно вокруг него выпадает снег.

Физик поправил бы, что это, скорее, ледяная крошка, поскольку для образования снежинок нужны песчинки в качестве очагов кристаллизации, но пусть эти тонкости не мешают вам наблюдать наступление зимы и оттепель внутри крохотного замкнутого мира с одиноко стоящим снеговиком!

Видео: YouTube Открыть/Комментировать

2021-12-28 20:19:45 ​Китай и США — противостояние в космосе

Сегодня из обращения КНР в ООН стало известно, что спутники связи Starlink дважды чуть не врезались в китайскую орбитальную станцию. «Тяньгун» пришлось маневрировать, чтобы избежать столкновения.

Опасные сближения были зафиксированы китайской стороной 1 июля и 21 октября. Они были проигнорированы SpaceX, запустившей 1 900 спутников серии Starlink Internet Services и планирующей нарастить их группировку в ближайшие годы.

В NASA тоже были вынуждены отменить выход в открытый космос на МКС в конце ноября, после чего Илон Маск написал в Twitter, что «SpaceX скорректировала орбиты нескольких спутников, чтобы уменьшить связанные с ними риски».

Официально взаимосвязь этих событий не подтверждается, но факт в том, что на низкой околоземной орбите (НОО) становится слишком тесно, а противостояние США и Китая угрожает космическим программам любых стран.

Всё более реальным выглядит сценарий, описанный консультантом NASA Дональдом Кесслером ещё в конце семидесятых. При высокой плотности искусственных спутников Земли (ИСЗ) на пересекающихся орбитах, даже одно соударение может запустить лавинообразную реакцию.

В ходе неё обломки одних спутников будут разрушать другие всё быстрее, пока на НОО не останется ничего, кроме космического мусора.

Эффект Кесслера приведёт к печальному итогу: «мусорный щит» сделает невозможным дальнейшее использование околоземного космического пространства до тех пор, пока большая часть обломков не сгорит в атмосфере.

Сейчас удаётся отслеживать около 30 000 действующих спутников и наиболее крупных фрагментов космического мусора, но даже с таким контролем незапланированные коррекции орбит ИСЗ приходится делать десятки раз в год.

Что же будет через 3-5 лет, когда SpaceX доведёт число спутников Starlink до 12 000, GeeSpace запустит свой спутниковый интернет, а частные компании начнут строить собственные орбитальные станции?

Источник: CNBC Открыть/Комментировать

2021-12-27 20:51:59 ​Телескоп Джеймса Уэбба сможет проработать дольше благодаря умелым действиям NASA

В минувшую субботу тяжёлая ракета-носитель «Ариан-5» вывела на орбиту телескоп Джеймса Уэбба (JWST), на создание которого ушло 25 лет.

Старт произошёл без происшествий, но компьютерная модель и реальность всегда немного отличаются. Как и после любого запуска, в траектории телескопа возникли небольшие отклонения, а из-за большой массы времени на их исправление было куда меньше, чем обычно.

Команде NASA пришлось решить сложную задачу: рассчитать за 12 часов по данным телеметрии оптимальную программу для первой из трёх запланированных коррекций орбиты JWST.

Её быстрое изменение позволило сэкономить топливо для маневровых двигателей, запас которого определяет возможную продолжительность научной программы.

Новый телескоп сделали не столько на замену, сколько в дополнение телескопу Хаббл. При создании JWST ради снимков далёких галактик пожертвовали возможностью наблюдения в УФ- и частично — в видимом диапазоне. Планируется, что эти два орбитальных телескопа проработают вместе до 2030 года, после чего «Хаббл» выведут из эксплуатации.

Образно говоря, телескоп Уэбба сделали для того, чтобы собрать тусклый свет от объектов на краю видимой части Вселенной, которые лишь угадываются, или вообще не видны на снимках «Хаббла». Для этого JWST оснастили составным зеркалом диаметром 6,5 метров. Его площадь в 5,5 раз больше, чем у «Хаббла».

В отличие от последнего, телескоп Уэбба не работает как мультиспектральная орбитальная обсерватория. Он снимает в расширенном ИК-диапазоне 600 — 2800 нм (против 110 — 2400 нм у «Хаббла»), захватывая только оранжевый и красный в видимой части спектра.

За счёт огромного зеркала и смещения волнового диапазона в ИК-область, телескоп Уэбба сможет увидеть более «холодные» объекты глубокого космоса и глубже заглянуть сквозь пылевые скопления, проницаемые для инфракрасных волн.

Сейчас JWST летит к месту своего постоянного пребывания — второй точке гравитационного баланса (L2) в системе Солнце / Земля + Луна. Путешествие займёт месяц, а первые снимки с телескопа Джеймса Уэбба мы увидим не раньше июня 2022 года.

Источник: блог NASA Открыть/Комментировать

2021-12-24 12:53:38 Эксафлопс по-американски

В Национальной лаборатории Ок-Ридж (штат Теннесси) завершается строительство высокопроизводительной системы Frontier, чья пиковая теоретическая скорость оценивается в 1,5 EFLOPS (квинтиллионов операций в секунду).

Новый суперкомпьютер может официально стать первым представителем эксафлопсного класса, поскольку Китай отказался запускать бенчмарки на трёх своих лучших кластерах, предположительно обладающих пиковой производительностью свыше тысячи петафлопс.

Согласно предварительным оценкам, Frontier будет в 7 раз быстрее своего предшественника Summit, занимающего сейчас вторую строчку рейтинга TOP 500. При этом он будет потреблять только в два раза больше энергии (около 29 МВт).

Вычислительные узлы Frontier состоят из процессоров AMD EPYC и графических ускорителей Radeon Instinct. Те и другие славятся высочайшей энергоэффективностью.

Ожидается, что их комбинация позволит преодолеть планку в 30 гигафлопс/ватт, которая была не по силам предыдущим лидерам TOP500 с ускорителями Nvidia.

Создание Frontier было продиктовано тем, что спрос на сложные вычисления устойчиво растёт. Уже два года назад он в 4 раза превышал возможности Summit, поэтому Ок-Риджская лаборатория была вынуждена отклонять 3/4 запросов от научных групп, отдавая приоритет Пентагону и NASA.

Отдельные блоки нового суперкомпьютера уже собраны. Начались работы по их интеграции, настройке и тестированию. Предполагается, что запуск Frontier на полную мощность состоится в первом квартале 2022 года.

Источник: IEEE Spectrum Открыть/Комментировать